土壤流失方程ppt課件

1、1,行業(yè)有關(guān)的期刊,水土保持方面有關(guān)的國內(nèi)期刊： 中國水土保持科學(xué) 中國水土保持 水土保持研究 水土保持通報(bào) 水土保持學(xué)報(bào),2,行業(yè)有關(guān)的法律法規(guī)、國家法律, 中華人民共和國水土保持法實(shí)施條例 中華人民共和國水污染防治法 中華人民共和國行政復(fù)議法 中華人民共和國行政處罰法 建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例 中華人民共和國防沙治沙法 中華人民共和國土地管理法 中華人民共和國水土保持法 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法 中華人民共和國行政訴訟法,3,行業(yè)有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-國家標(biāo)準(zhǔn),水土保持綜合治理 技術(shù)規(guī)范 水土保持綜合治理 規(guī)劃通則 水土保持綜合治理 效益計(jì)算方法 水土保持綜合治理 驗(yàn)收規(guī)范,4,2008年全國主

2、要地類面積,耕 地 18.2574億畝； 園 地 1.77 億畝； 林 地 35.41 億畝； 牧草地 39.27 億畝； 其他農(nóng)用地 3.82 億畝； 居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地 4.04 億畝； 交通運(yùn)輸用地 0.37 億畝； 水利設(shè)施用地 0.55 億畝； 其余為未利用地。,5,6,2008年全國耕地凈減少29萬畝 建設(shè)占用287.4萬畝； 災(zāi)毀耕地37.2萬畝； 生態(tài)退耕11.4萬畝； 因農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整減少耕地37.4萬畝。 以上四項(xiàng)共減少耕地373.4萬畝。 同期土地整理復(fù)墾開發(fā)補(bǔ)充耕地344.4萬畝。,7,水土流失是自然界侵蝕力和土壤本身抗侵蝕力相互作用的結(jié)果。 自然界的侵蝕力受土壤生態(tài)環(huán)

3、境及各環(huán)境因素的影響， 土壤的抗侵蝕力則受土壤本質(zhì)特性的影響， 而人類的活動(dòng)則影響著這兩種力的對(duì)比關(guān)系，因此有必要對(duì)其進(jìn)行探討。,8,1、土壤性質(zhì)特征與土壤可蝕性的關(guān)系,1.1 土壤流失模型/方程 土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型（方程）建立了影響土壤侵蝕的各因素與最重要的土壤侵蝕指標(biāo)土壤侵蝕強(qiáng)度之間的數(shù)量關(guān)系，在土壤侵蝕調(diào)查與水土保持規(guī)劃治理中有著重要的作用。 自美國20世紀(jì)60年代Wischmeier提出著名的通用土壤流失方程（USLE）以來，土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型研究日新月異，特別是20世紀(jì)80年代以來，目前土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型的研究已經(jīng)由統(tǒng)計(jì)模型發(fā)展到具有一定物理意義的過程模型，由坡面模型發(fā)展到流域模型，由集總

4、式模型發(fā)展到分布式模型，由只能預(yù)測(cè)年侵蝕量發(fā)展到可以預(yù)測(cè)不同降雨、不同時(shí)段的侵蝕量以及土壤侵蝕的連續(xù)過程，除傳統(tǒng)的USLE以外，RUSLE、WEPP、AGNPS、EUROSEM、LISM等新的土壤侵蝕模型不斷出現(xiàn)。,9,通用土壤流失方程USLE方程,A=RKLSCP 通常將L、S合并為LS考慮。 降雨侵蝕力因子R (1)Wischmeier經(jīng)驗(yàn)公式 R= 1.73510*1.5lg(Pi/P)0.8188 式中：R降雨侵蝕力，100fttin(ach)； Pi各月平均降雨量(mm)； P年平均降雨量(mm)。 (2)年R值的估算（王萬忠、焦菊英，1996） R=0.207(PI60/100)*

5、1.205 式中：R年降雨侵蝕力，mtcm(hm2ha)； P年降雨量(mm)； I60年最大60min降雨量(mm)。 (3)多年平均R值的估算（王萬忠、焦菊英，19951996） R=0.009 P*0.564 I60*1.155 I144*00.560 式中：R多年平均降雨侵蝕力，mtcm(hm*2ha)； P年降雨量(mm)； I60平均年最大60min降雨量(mm)； I1440平均年最大1440min降雨量(mm)。 注1：王萬忠、焦菊英、陳法揚(yáng)等已繪制了全國降雨侵蝕力R等值線圖（水土保持學(xué)報(bào)1995、土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào)1996）。,10,土壤可蝕性因子K Wischmeier

6、等的方法。根據(jù)土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)質(zhì)百分含量、土壤結(jié)構(gòu)、土壤透水性等幾個(gè)主要因子，查土壤可蝕性因子諾謨圖。 坡長因子L 經(jīng)典計(jì)算公式（Wischmeier和Smith，1978） L=(/22.13)*m 式中：L坡長因子； m坡長指數(shù)，可采用計(jì)算式（Fostre等，1977） m=/(1+) 其中，可采用計(jì)算式（McCool等，1989） =(sin/0.0896)/3.0(sin)*0.8+0.56 式中：坡度。 坡度因子S (1)坡長5m，可采用公式（McCool等，1987） S=10.8 sin+0.03 9% S=16.8 sin0.50 9% (2)坡長5m，可采用公式（McCoo

7、l等，1987） S=3.0(sin)*0.8+0.56 植被與作物管理因子C 連續(xù)休閑裸地C=1.0 土壤保持措施因子P 未采取土壤保持措施時(shí)P=1.0,11,修正通用土壤流失方程RUSLE,修正通用土壤流失方程（RUSLE for The revised universal soil loss equation）是在通用土壤流失方程的基礎(chǔ)上加以補(bǔ)充完善而發(fā)展起來的新一代土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型（Wischmeier and Smith，1965，1978；Renard et al，1993；Laflen et al，1991），通過一系列因子的量化來估算降雨及其產(chǎn)生的表層流引起的平均年土壤侵蝕狀況

8、（流失量）。與通用土壤流失方程一樣，RULSE仍然是一種經(jīng)驗(yàn)性坡面（田塊）模型，主要的改進(jìn)是各因子的賦值方法。,12,RUSLE是在USLE基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，模型的基本形式未變，只是對(duì)參數(shù)的取值方法作了修訂。RUSLE通過對(duì)土壤侵蝕有關(guān)的降雨侵蝕力、土壤可蝕性、地形和土地利用4項(xiàng)因子的量化，由式A=RKLSCP估算平均年土壤侵蝕量。美國農(nóng)業(yè)部自然資源保持局（the SUDA Natural Resource Conservation Service）已經(jīng)模型軟件化，目前的軟件名稱稱為Rusle2.0，該模型用C+語言編寫而成，運(yùn)行環(huán)境為Windows操作系統(tǒng)。模型中自帶數(shù)據(jù)庫包括美國各地的降雨

9、、土壤和作物數(shù)據(jù)，美國的使用者只需做適當(dāng)?shù)倪x擇，輸入當(dāng)?shù)氐牡匦钨Y料即可及時(shí)得到侵蝕預(yù)測(cè)結(jié)果。外國用戶在使用時(shí)，則需輸入氣候、土壤、植被和地形等資料。,13,WEPP(Water Erosion Prediction Project)土壤侵蝕模型,是美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局主持開發(fā)的一個(gè)土壤侵蝕模型，是迄今為止較為成熟和先進(jìn)的土壤侵蝕過程模型之一。WEPP已經(jīng)引入我國，在東北及南方丘陵地區(qū)有過應(yīng)用。WEPP模型不僅給我們進(jìn)行土壤侵蝕監(jiān)測(cè)和水土保持治理提供了新的技術(shù)工具，其建模思路也給我們進(jìn)行土壤侵蝕科學(xué)研究提供了很多借鑒。WEPP是一個(gè)基于侵蝕過程的計(jì)算機(jī)模型，共有9個(gè)功能模塊：天氣隨機(jī)生成模塊、冬

10、季過程模塊、灌溉模塊、水文過程模塊、土壤模塊、植物生長模塊、殘留物分解模塊以及地表徑流模塊和侵蝕模塊。,14,WEPP的輸入文件主要有氣象數(shù)據(jù)文件、坡面數(shù)據(jù)文件、土壤數(shù)據(jù)文件和作物與管理數(shù)據(jù)文件。 可以輸出整個(gè)流域以及流域的每一個(gè)單元的泥沙輸移比、泥沙沉積量、不同地表狀況指標(biāo)和泥沙顆粒粒徑的分布等流域徑流和侵蝕的主要信息。WEPP模型還可以輸出與降雨過程相關(guān)的圖表和曲線，并輸出土壤、植被、水分平衡、作物及冬季過程等相關(guān)數(shù)據(jù)。,15,總之（唐克麗），美國的通用土壤流失方程（USLE），或其修正方程（RUSLE），即是反映美國坡耕地水土流失實(shí)際情況下的各項(xiàng)參數(shù)及侵蝕量的預(yù)報(bào)。美國的科學(xué)家曾希望在中

11、國推行該方程的應(yīng)用，但當(dāng)他們通過在中國實(shí)地考察后，不再提USLE在中國的推廣應(yīng)用，卻熱衷于收集中國大量徑流小區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，用以豐富和補(bǔ)充他們正在研究的WEPP模型。自20世紀(jì)80年代以來，我國不少學(xué)者曾企圖以USLE為模式，應(yīng)用于中國坡耕地水土流失的預(yù)報(bào)，就建立各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了大量的研究，但至今尚未正式建立適用于我國坡耕地的水土流失預(yù)報(bào)模型。,16,1.2 土壤可蝕性,定量計(jì)算土壤流失量是合理利用和管理土地資源的科學(xué)依據(jù)之一。土壤可蝕性是定量計(jì)算土壤流失的重要指標(biāo)，是土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型中的必要參數(shù)。土壤可蝕性的研究開始于 30 年代，到現(xiàn)在已有 70 多年歷史。 1963 年，Olson 和 Wi

12、schmeier 提出了具有實(shí)用性的土壤可蝕性指標(biāo)單位降雨侵蝕力在標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)上所造成的土壤流失量。有了這一指標(biāo)值，就可以對(duì)不同地區(qū)、不同歷史時(shí)期的觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)一比較和分析。同時(shí)，該指標(biāo)也具有明確的物理意義和方便的測(cè)定方法。所以，這一指標(biāo)值在土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型中得到了廣泛的應(yīng)用。,17,Olson 和 Wischmeier 在定義土壤可蝕性時(shí)用了兩個(gè)概念，第一個(gè)是降雨侵蝕力（R=EI30），第二個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)，即 9% 的坡度，順坡耕作，連續(xù)清耕休閑，22.13m 長的徑流小區(qū)。美國以此為標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)是因?yàn)槊绹蟛糠中^(qū)坡長為 22.13m。9% 的坡度則接近觀測(cè)資料的中間值，在中等坡度上測(cè)定的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

13、，外推用于較緩和較陡坡度時(shí)誤差相對(duì)較小。 國外的指標(biāo)在我國不適用，我國公認(rèn)的土壤可蝕性指標(biāo)的定義和測(cè)定方法，即在 15坡度、20m 坡長、清耕休閑地上，單位降雨侵蝕力所引起的土壤流失量。,18,1.3 土壤侵蝕與土壤可蝕性系數(shù)K值的關(guān)系,不同的土壤，由于其性質(zhì)不同，特別是由于成土母質(zhì)的來源不同，可表現(xiàn)出不同的可蝕性狀況，用土壤K值表示（K值是表征土壤可蝕性的多項(xiàng)性質(zhì)的綜合指標(biāo)）。 K值愈大，則土壤易于侵蝕；K值愈小，則土壤的抗蝕性愈大。 盡管土壤K值顯示土壤具有較大的可蝕性，然而，實(shí)際的土壤侵蝕狀況并不一定那么嚴(yán)重。這種實(shí)際發(fā)生的土壤侵蝕狀況與土壤K值的不相符合，正好說明，盡管土壤易蝕，但只要

14、措施得當(dāng)，是可以使易蝕土壤免遭侵蝕的。,19,1.4 土壤分散率與侵蝕率,國際土壤學(xué)會(huì)的粒級(jí)分類（按照土粒的直徑），石礫（2mm）、粗沙粒（20.2mm）、細(xì)沙粒（0.20.02mm）、粉沙粒（0.020.002mm）和粘粒（0.002） 我國的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：石礫（101mm）、粗沙粒（10.25mm）、細(xì)沙粒（0.250.05mm）、粉沙粒（0.050.005mm）、粘粒（0.0050.001mm）和膠粒（0.001mm）。在0.1mm左右的土粒容易侵蝕的。,20,土壤分散率：土壤在水浸泡下分散難易程度。其越大，土壤越容易被侵蝕。 其值在5.215之間的為耐侵蝕的土壤，在1566之間的為易侵蝕土

15、壤。,21,土壤侵蝕率：反映土壤的耐侵蝕性程度。米德爾頓（Middleton，1930） 凡侵蝕率低于10，則土壤的耐侵蝕性較高，土壤不易遭受侵蝕；侵蝕率高于10的，易受到水的侵蝕。,22,機(jī)械比率：反映土壤的易侵蝕程度。鮑堯科斯（Bouyoucos.1935）,23,1.5 土壤結(jié)構(gòu)性,土壤結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性是影響土壤耐侵蝕力的重要因素，對(duì)土壤在水蝕作用下的分散和剝蝕有重要的影響。主要是影響到土壤對(duì)雨滴的擊濺和對(duì)流水或風(fēng)力剪切作用的抗阻力。 土壤結(jié)構(gòu)是土粒的幾何排列，使土壤體分成為不同大小和不同幾何形態(tài)的單元。有粒狀、團(tuán)粒狀、片狀、塊狀、棱柱狀和單粒狀等。但形成的這些結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是土壤的團(tuán)聚體。

16、粘團(tuán)的粒徑5um，微團(tuán)聚體在51000um，團(tuán)聚體在10005000um（即15mm之間）,24,土壤結(jié)構(gòu)對(duì)侵蝕敏感性的影響在于土粒的膠結(jié)作用和抗水分散的能力，團(tuán)聚體的穩(wěn)定性與團(tuán)聚體直徑大小以及所構(gòu)成的大小孔隙的比例與孔隙的穩(wěn)定性與連續(xù)性，決定了雨水入滲和在土壤剖面中的滲透能力，從而影響到了土壤的侵蝕敏感性。 有大量的試驗(yàn)表明：土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體（0.255mm大?。┑陌俜致逝c團(tuán)聚體的直徑是反映土壤抗侵蝕阻力的重要特性。,25,土壤表面1050mm大小的結(jié)構(gòu)體或土塊，土壤的侵蝕敏感性最小。這主要在于有較強(qiáng)的抗拒雨滴擊濺侵蝕和徑流分散、懸浮和推移的能力。這種表面相對(duì)粗糙的土壤，有較大的孔隙度，有利

17、于雨水滲入，可以降低地表的徑流。 土壤表面結(jié)殼使表面呈封閉狀態(tài)，阻止雨水向土層內(nèi)部滲透，降低了粗糙度，增大了地表徑流比例，同時(shí)地面也變得平滑更易侵蝕。,26,土壤團(tuán)聚體組成 一般采用篩分法測(cè)定。 各級(jí)團(tuán)聚體（%）= 100 各級(jí)團(tuán)聚體烘干重（g）/ 供試土樣的烘干重（g） 總團(tuán)聚體（%）= 各級(jí)團(tuán)聚體之和 各級(jí)團(tuán)聚體占總團(tuán)聚體（%）=（各級(jí)團(tuán)聚體（%）/ 總團(tuán)聚體（%）100,27,1.6土壤強(qiáng)度性質(zhì),土壤容重 容重是指單位土體內(nèi)干燥土壤的重量。常用容重環(huán)法測(cè)定： 土壤容重（g/cm3）=烘干土重（g）/ 容重環(huán)體積（cm3）,28,土壤孔隙度 孔隙度是指土壤中孔隙的容積占整個(gè)土體容積的百分率

18、。一般通過土壤容重和土壤比重（土壤密度）來計(jì)算： 土壤孔隙度（%）=（1 容重 / 比重） 100 毛管孔隙度與非毛管孔隙度 一般小于0.lmm的孔隙為毛管孔隙，大于0.lmm的孔隙為非毛管孔隙，這兩種孔隙占土體容積的百分率分別稱為毛管孔度和非毛管孔度。,29,通常采用環(huán)刀法測(cè)定，其計(jì)算公式為： 毛管孔隙度（%）=（環(huán)刀內(nèi)土壤所保持的水重（g）/ 環(huán)刀容積（cm3） 100 非毛管孔隙度（）=土壤總孔度（）土壤毛管孔度（） 另外，如果已測(cè)得某土壤的田間持水量與凋萎含水量，則毛管孔隙度可按下式計(jì)算： 毛管孔隙度（）（田間持水量一凋萎含水量）容重,30,1.7土壤的水文學(xué)性質(zhì),土壤墑情：北方旱作為主的把旱地土壤的含水狀況稱 墑情。驗(yàn)墑，就是根據(jù)耕作層的土壤濕潤程度、顏色、手捏時(shí)的特征和感覺等來判斷土壤的含水狀況的。下列的指標(biāo)是描述土壤墑情的； 土壤水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種形態(tài)。固態(tài)水只有在土壤凍結(jié)時(shí)才存在；氣態(tài)水是存在于土壤孔隙中的水汽，含量很少；液態(tài)水是土壤水分的主要形態(tài)，與作物生長發(fā)育最為密切。按物理狀態(tài)可分為三種：毛管水：指由于毛管力所保持在土壤顆粒間毛管內(nèi)的水分。 束縛水：指土壤中土壤顆?；蛲寥滥z體的親水表面所吸附的水分。 重力水：指水分飽和的土壤中，由于重力的作用，能自上而下滲漏出來的水分。另外按植物